三江至柳州高速公路桥梁桩基质量评估探讨

梁俊

摘要：文章以三江至柳州高速公路为工程背景，借助评估排查法对已接好墩柱并施工完盖梁的桥梁桩基质量进行评估，并提出处理建议，为桥梁桩基检测质量评估提供参考依据。

关键词：桥梁;桩基;检测;质量评估

中图分类号：U443.15 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.038

文章编号：1673-4874（2019）07-0123-05

0引言

桩基作为桥梁下部结构的重要组成部分，通过桩与周围土体之间的摩擦力和桩端支承力的作用，将上部结构的荷载传递到深层稳定的持力土层或岩石上，具有稳定、高效、适应性强的特点。由于桩基是隐蔽的工程，施工技术较为复杂，施工过程中容易存在钢筋保护层厚度不足、钢筋外露、桩基偏位、缩径及桩柱衔接不良等质量问题，为保证桩基质量，在施工过程中常常采用钻孔取芯声透射法和声反射法进行检测。但是，目前国内外对于已接好墩柱并施工完盖梁的桩基，没有成熟的检测方法，也没有现行的规范规程遵照执行检测。因此本文采用评估排查方法，结合三江至柳州高速公路，通过搜集桩基施工的基础资料，利用已完成的可直接检测桩的检测结果，对各标段桩基存在各类病害的比例进行概率分析，同时结合专家评估评定已接好墩柱并施工完盖梁的桩基的质量情况提出相应处理方案。

1工程概况

三江至柳州高速公路（以下简称“三柳路”）起于三江县古宜镇，与桂林至三江高速公路相接，途经融安县、融水县、柳城县，终于柳江县洛满镇，接宜州至柳州高速公路，建设总里程194.818km，隧道15座，单洞长18395m，特大桥和大桥96座，中桥41座，桩基设计4847根。2016年3月，业主对三柳路已接好墩柱并施工完盖梁的4676根桩基进行专项质量督查，发现部分桩基存在钢筋混凝土保护层厚度不足、钢筋外露、桩基偏位、縮径及桩柱衔接不良等质量问题。为保证三柳路桥梁桩基质量问题得到有效整改，确保工程质量，需对已接好墩柱并施工完盖梁的4676根桥梁桩基的质量进行评估。

2三柳路桩基现状、分类及检测方法

根据三柳路业主提供的《三江至柳州高速公路桩柱连接挖检统计表》以及检测方法的需要，将全线14个合同段总计4676根已接好墩柱并施工完盖梁的桩基分成四类，详见表1。

第一类桩基质量可明确确定，第二类桩基只对外包混凝土进行质量检测，均不在本次质量评估排查范围，第三、四类桩基采用评估排查法进行质量评估。

3评估排查方法

评估排查法的具体做法是搜集桩基施工的基础资料，结合已完成的可直接检测桩的检测结果及专家评估评定桩基质量情况。评估排查检测内容包括以下三个方面：

（1）桩基施工、检测原始资料搜集

①搜集桩基施工过程中的原始资料，包括成孔记录，钢筋笼制作、混凝土浇筑记录，混凝土试块试验报告（包括监理和施工单位记录）;②桩顶标高、尺寸及位置资料搜集;③桩基超声波检测报告及桩基质量第三方检测报告搜集;④桩基设计、地质、水文、环境资料搜集。

（2）已完成的可直接检测桩的检测结果统计类比

利用已完成的可直接检测桩的检测结果，进行概率分析各标段桩基存在各类病害的比例，并结合各标段桩基施工基础资料的完整情况以及基础资料质量，得出各个标段的桩基施工质量和水平的评价结果。利用统计抽样的方法对第三、四类桩基存在桩柱连接病害的数量进行估计。

（3）专家组讨论，形成专家组评定意见

聘请国内具有丰富桩基检测、施工经验的专家，利用搜集到的桩基施工、检测原始资料以及已完成的可直接检测桩的检测结果，进行专家组讨论，形成“第三、四类桩为开挖难度大、无法进行直接检测桩”的专家组评定意见。

4第三类桩基质量评估

4.1第三类桩基分类

第三类桩基分为以下三种类型：（1）桩顶为承台的多群桩或桩顶为台帽的单桩，全线总计1618根;（2）人工挖孔浇筑（不含水下混凝土灌注）单排桩，全线总计356根;（3）钢护筒未拔除单排桩，全线总计106根。

4.2桩顶为承台或台帽的桩基质量评估

桩顶为承台的多群桩或桩顶为台帽的桩基存在以下特点：（1）桩顶为承台或台帽不存在桩柱连接的问题;（2）设计中桩顶需嵌入承台或台帽中，承台或台帽混凝土浇筑对桩顶起到一定的保护作用;（3）水中承台采用钢套箱方法施工，通常带有封底混凝土，对桩顶起保护作用，不存在露筋情况;（4）各桩的施工资料齐全，进行桩基超声检测的桩基均为I或Ⅱ类桩。可推断桩顶为承台的多群桩或桩顶为台帽的桩基存在影响桩身承载力及耐久性的桩头病害的可能性较小，进行开挖处理反而会对桩基埋置条件产生扰动，建议不再对其进行开挖处理。

4.3人工挖孔（不含水下混凝土灌注）单排桩质量评估

人工挖孔（不含水下混凝土灌注）单排桩的桩身是采用分层振捣浇筑完成的，桩顶位置混凝土浇筑质量较容易控制，现场可看到桩柱结合部的桩基中都未发现病害，且各桩的施工资料齐全，进行桩基超声检测的桩基均为I或Ⅱ类桩。可推断人工挖孔（不含水下混凝土灌注）单排桩存在影响桩身承载力及耐久性病害的可能性很小，进行开挖处理反而会对桩基埋置条件产生扰动，建议不再对其进行开挖处理。

4.4钢护筒未拔除单排桩质量评估

钢护筒未拔除单排桩接柱时因有钢护筒保护，桩顶混凝土不会出现崩边露筋等病害，桩柱连接质量较容易控制，且各桩的施工资料齐全，进行桩基超声检测的桩基均为I或Ⅱ类桩。可推断钢护筒未拔除单排桩存在影响桩身承载力及耐久性的病害的可能性较小，建议不再对其进行开挖处理。

5第四类桩基质量评估

5.1同类型桩已挖检病害统计分析

5.1.1已挖检同类型桩基病害数量统计

对与第四类桩结构形式相同的具备开挖条件并已挖检处理的1540根桩基的病害形式及存在病害桩基数量进行统计分析，采用统计抽样方法，计算总体桩基存在病害比例的95%置信区间，作为第四类桩基质量评估排查的依据。统计分析结果见表2。

由统计分析结果可以得出以下结论：

（1）三柳高速公路各合同段已挖检桩基当中，存在病害桩基的比例较大，最大为100%，最小为37.9%。

（2）统计估计出的各标段全部桩柱连接桩存在病害比例的95%置信区间上限最大为100%，最小为49%，平均为90%。

综合以上分析可知，三柳高速公路全线桥梁中与第四类桩同类型的单排桩基桩柱连接处普遍存在病害。

5.1.2已挖检同类型桩基病害形式

已挖检桩基按病害严重程度进行分级，将桩柱连接处存在的病害分为以下三个等级：一级是桩顶处混凝土局部剥落或不密实，未露筋;二级是桩顶处混凝土剥落，局部露筋;三级是桩顶处混凝土较大深度剥落或桩头范围大面积露筋。所挖检桩基的普遍病害为桩柱连接处局部混凝土剥落，局部露筋，最严重病害为桩柱连接处大面积露筋。

5.2桩基施工资料评价

对桩基施工过程中的原始资料记录，包括成孔记录、钢筋笼制作、混凝土浇筑记录、混凝土试块试验报告（包括监理和施工单位记录）、桩顶标高、尺寸及位置、桩基超声波检测报告及桩基质量第三方检测报告等进行统计，统计结果见表3，并得出以下结论：

（1）各合同段第四类桩的成孔记录、钢筋笼制作记录、混凝土浇筑记录、混凝土试块试验报告（包括监理和施工单位记录）、桩顶标高、尺寸及位置均有验收合格记录表;

（2）桩基超声波检测结果表明，在所评估的第四类桩中，No_3、No_6、No_8、No_10合同段存在总数为25根的Ⅱ类桩，其余均为I类桩。说明第四类桩桩身无影响桩身结构承载力的较大缺陷。

5.3第四类桩基存在病害比例评估

根据桩基施工资料、可直接检测桩的检测统计结果，对三柳高速公路全线473根第四类桩基进行评估，评估结果见表4。

从评估表可得出以下评估结论：

（1）按最不利状况评估，各合同段第四类桩基桩顶混凝土可能存在崩边或不密实，局部露筋病害的比例上限平均值为90%，其中N0_4合同段、N0_9合同段达到100%。

（2）桩基施工原始资料表明，各标段第四类桩成孔记录、钢筋笼制作记录、混凝土浇筑记录、混凝土试块试验报告（包括监理和施工单位记录）、桩顶标高、尺寸及位置均有验收合格记录表。

（3）桩基超声波检测结果表明，在所评估的第四类桩中，N0_3、N0_6、N0_8、N0_10合同段存在少量的II类桩，其余均为I类桩。说明第四类桩桩身无影响桩身结构承载力的较大缺陷。

（4）因第四类桩基桩柱连接部存在病害的比例较大，建议对全部的第四类桩桩柱结合部进行处理。

6第四类桩处理方案建议

6.1按水文地质类型分类

第四类桩基需要根据不同水文地质情况采用不同的处理方法，因此对第四类桩的水文地质情况进行调查并统计，主要分类和数量汇总见表5。

6.2位于陆地且桩顶埋深较大桩基处理方法

因受现场地质条件限制或地下水位较高的影响，无法采用开挖后在桩柱结合部外包混凝土的方法进行处理。从评估结论可以看出，第四类桩基存在的桩顶保护层混凝土脱落、崩边及局部露筋病害对桩身的承载能力短期内不会产生较大的影响，但对桩基的耐久性存在一定的影响。因此，对于此类桩的处理主要以提高桩基耐久性为目的，处理原则是对桩柱结合部进行包裹处理，隔绝地下水及空气，达到恢复桩顶钢筋保护层保护作用的目的，以此减缓钢筋锈蚀，提高耐久性。处理方法可采用以下两种方式，建议建设方从经济性、可靠性、施工便宜性等方面综合考虑后选择合适的处理方法：

（1）在桩基外侧土体中压入钢护筒至桩柱结合部，进行人工挖土，清理后对桩柱结合部进行外包钢筋混凝土处理。该方法可较为彻底地处理第四类桩桩柱结合部的病害，但是这种方法因涉及到使用大直径的钢护筒，成本较高。因三柳路全线位于陆地且桩顶埋深较大的第四类桩基数量达到411根，采用此处理方法的经济性不高。

（2）采用高压旋喷注浆法。在桩基侧面进行钻孔至桩柱结合部，利用高压旋喷方法注桨，对桩柱结合部形成包裹。高压旋喷法利用水泥浆作为固化剂加固土体，为隐蔽工程处理方法，其施工机具简单、施工简便、施工迅速且处理成本较低，并且注浆固结体强度具有一定可靠性和较好的耐久性。该方法的处理示意图如图1所示。

6.3水中桩基处理方法

（1）桩柱结合部位于河床交界面处桩基处理方法：在桩基周围围堰，清除桩柱结合部淤泥，对结合部进行外包钢筋混凝土处理。

（2）桩柱结合部位于河床以上桩基处理方法：利用护筒或护套在桩柱结合部灌注水下混凝土，对结合部形成包裹。

7结语

本文以三江至柳州高速公路为工程背景，利用评估排查法对已接好墩柱并施工完盖梁的桥梁桩基质量进行评估。通过搜集评价桩基施工的基础资料，对已挖检桩基的病害形式及存在病害的桩基的數量进行统计分析，为开挖难度大、无法进行直接检测的第三、四类桩质量评估提供依据，并经专家组讨论，形成专家组评定意见和相应处理方案，确保桥梁桩基的工程质量。